專利名稱：一種不銹鋼焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接材料和エ藝，特別是涉及適合用于鍋爐能源、水利發(fā)電、石油、化エ、造船等領(lǐng)域不銹鋼焊接的不銹鋼焊絲。
背景技術(shù)：
CN101412160A公開了ー種Super304H不銹鋼焊接用鎢極氬弧焊絲，所述的焊絲的化學成分及其含量為，以質(zhì)量百分比表示c :0. 06-0. 10%, Si :0. 18-0. 25 %, Mn O. 72-2. 5%, S 0. 004-0. 008 %、P :0. 008-0. 009 Cr 16. 6-20. 5%,Ni 8. 8-16. I %, Cu 2. 5-3. 3%, Mo 0. 0-1. 21 %、Nb :0. 29-0. 58%, N 0. 08-0. 19%, B 0. 00-0. 008%，余量為Fe。
CN101495662A公開了ー種奧氏體系不銹鋼焊接接頭以及奧氏體系不銹鋼焊接材料。所述焊接材料，以質(zhì)量％計含有c :0. 05-0. 25%, Si :2%以下、Mn :0. 01-3%, P O. 05-0. 5%, S 0. 03% 以下、Cr :15-30%, Ni :6-55%, sol. Al :0. 001-0. 1% 以及 N:0. 03%以下，其余合金成份中與本專利相近的ー組為Cu :3%以下、Mo :5%以下以及W :10%以下且Mo+ (W/2)為 5% 以下、B 0. 03% 以下、V 1. 5% 以下、Nb 1. 5% 以下、Ti :2% 以下、Ta :8% 以下、Zr :1%以下、Hf :1%以下以及Co :5%以下的I種或2種以上，余量為Fe。上述四種焊絲由于采用的冶金原理不同，因此合金元素匹配以及作用不盡相同。與其余三種焊絲相比，本材料主要通過增加Mn、Cu等元素以及元素之間的匹配能達到或者超過類似產(chǎn)品的性能指標，例如抗拉強度和高溫力學性能。本發(fā)明的力學性能指標見表2。另外，通過降低Ni元素的含量和嚴格控制S、P從而提高了焊絲抗熱裂能力，達到優(yōu)良的エ藝性能。目前焊接超級奧氏體不銹鋼30432管的ERNiCrMo_3焊絲含有大量昂貴的金屬Ni，用戶的使用成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種不銹鋼焊絲。本發(fā)明的焊接材料成分體系與母材成分基本一致，但是增加Mn提高抗拉強度，増加了 Ni、Cu提高了焊接接頭的高溫性能，降低S、P以提高該焊接材料的焊接性能。試驗結(jié)果表明，同已有標準相比，本發(fā)明焊接材料具有更高的焊縫金屬抗拉強度和高溫力學性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的奧氏體不銹鋼焊絲及其盤條，其化學成分(質(zhì)量％)為C 0-0. 10%, Mn 3-4%, Si :0. 1-0. 4%, Cr :17-20%, Cu :2. 5-4. 0%, Ni :15-18%, Mo O. 5-1. 0%, Nb 0. 5-1. 0%, N :0. 15-0. 25%, S :0-0. 010%, P :0-0. 01%，余者為 Fe,以及其他不可避免的雜質(zhì)元素。優(yōu)選地，C:0· 08-0. 10 %, Cr 17-19 %, Cu 2. 5-3. 5 %，Ni :15-17 %, Si O. 25-0. 35%, Nb :0. 55-0. 9%, Mo 0. 6-0. 9%, N 0. 15-0. 20%。上述成分的焊絲在焊接時，保證6-15kJ/cm的熱輸入前提下，采用小電流大焊速，控制層間溫度在100°c以下?；诒景l(fā)明焊絲提出一種不銹鋼焊接材料的焊接エ藝。該焊材焊接金相為奧氏體，隨著材料合金成份的增加和強度等級的提高，焊接エ藝會對焊接接頭的性能有很大的影響，例如焊接熱裂紋，高溫拉伸性能等。為了更方便的使用本發(fā)明焊絲，特提出一種焊接エ藝，在本焊接エ藝下，不用焊前預熱與焊后熱處理，可保證焊縫不會產(chǎn)生熱裂紋，焊接接頭力學性能優(yōu)良。本發(fā)明采用Fe-Cr-Ni合金系統(tǒng)，在嚴格控制S、P元素含量的基礎(chǔ)上，適當加入少量的Cu、Nb、Mo等元素。本發(fā)明焊接材料的組織為奧氏體+少量鐵素體組織。C :為了達到高強度等級，一定量C元素是必不可少的，但是不能太多，否則嚴重損傷熔敷金屬的韌性和析出碳化鉻造成晶間腐蝕，因此，碳含量控制在0. 10%以下。優(yōu)選地， 碳含量為0. 08-0. 10%。Cr :為保證焊縫金屬具有一定的抗腐蝕性能加入一定量的Cr元素；過高或者過低都不能達到很好的強韌性匹配，因此，本發(fā)明中控制鉻含量為17-20 %。優(yōu)選地，本發(fā)明中鉻含量為17-19%。Cu :Cu元素在高溫條件下可以形成細微相析出，并可以顯著提高蠕變斷裂強度，但是會降低斷裂塑性。因此，Cu含量為2. 5-4%。優(yōu)選地，本發(fā)明中Cu含量為2. 5-3. 5%。Ni :為了保證其熔敷金屬具有一定的塑韌性，并且提高高溫性能，加入一定含量的Ni，適宜加入量為15-18%。優(yōu)選地，本發(fā)明中鎳含量為15-17%。Mn :適當?shù)腗n也是熔敷金屬具有一定強度的保證，同時Mn可以防止在全奧氏體焊縫中的熱裂紋和提高N的溶解度，因此，本發(fā)明控制Mn含量為3-4%。Si :適量的Si，一方面有助于熔池階段熔池的流動性得到改善，另ー方面也有助干與氧結(jié)合形成夾渣物上浮，從而降低熔池中氧的含量。本發(fā)明中控制硅含量為0. 1-0. 4%，優(yōu)選地為 0. 25-0. 35%。Nb :適當?shù)腘b可以形成鈮的碳氮化物，既提高材料抗晶間腐蝕的能力，又可以提高焊縫的塑性和持久強度。本發(fā)明中控制Nb含量為0. 5-1. 0%，優(yōu)選地為0. 55-0. 9%。Mo :適當?shù)腗o可以促進在奧氏體焊縫中形成少量的鐵素體，從而減少焊縫的熱裂紋傾向。本發(fā)明中控制Mo含量為0. 5-1. 0 %，優(yōu)選地為0. 6-0. 9 %。N:加入適當?shù)腘可以生成含N析出物，對強度有貢獻。本發(fā)明中控制N含量為0. 15-0. 25%，優(yōu)選地為 0. 15-0. 20%。本發(fā)明不銹鋼焊絲按照傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法制備。如焊絲制備エ藝流程為真空爐冶煉一鍛造一盤條一固溶熱處理一多次拉拔和氫退一光亮處理一裁剪包裝。鋼錠在真空加熱爐中加熱到1200_1250°C保溫I. 5-3小時，爐冷到1050_1100°C取出鍛造成圓棒，再加熱到700-800°C后拉制成盤條，然后在真空加熱爐中加熱到1200-1250°C，保溫I. 5-3小時進行固溶處理，最后盤條在700-1050°C的氫退溫度下拉拔成焊絲。本發(fā)明不銹鋼焊絲的焊接エ藝，例如為使用TIG焊接エ藝，熱輸入在6-15kJ/cm條件下，具體為焊接電流為100-120A，焊接電壓在11-13V，焊接速度為80-100mm/min，層間溫度小于100°c。本發(fā)明焊接材料中的熔敷金屬不但具有超高的抗拉強度，而且其仍具有優(yōu)良的塑韌性，顯著優(yōu)于同類標準焊接材料的性能。表I本發(fā)明的不銹鋼焊絲與現(xiàn)有技術(shù)的成分對比，質(zhì)量％
權(quán)利要求
1.一種奧氏體不銹鋼焊絲，其化學成分的質(zhì)量百分比為c 0. 10%以下，Mn :3-4%,Si :0. 1-0. 4%, Cr :17-20%, Cu :2. 5-4. 0%, Ni :15-18%, Mo :0. 5-1. 0%, Nb :0. 5-1. 0%,N :0. 15-0. 25%, S :0. 010%以下，P :0. 01 %以下，余者為Fe，以及其他不可避免的雜質(zhì)元素。
2.如權(quán)利要求I所述的奧氏體不銹鋼焊絲，其特征在于，C:0.08-0. 10%,Cr =17-19%,Cu :2. 5-3. 5 %，Ni :15-17 %, Si 0. 25-0. 35 %, Nb 0. 55-0. 9 %, Mo 0. 6-0. 9 %, N 0.15-0. 20%。
3.一種奧氏體不銹鋼盤條，其化學成分的質(zhì)量百分比為C:0 0. 10%, Mn 3-4%,Si :0. 1-0. 4%, Cr :17-20%, Cu :2. 5-4. 0%, Ni :15-18%, Mo :0. 5-1. 0%, Nb :0. 5-1. 0%,N :0. 15-0. 25%, S 0-0. 010%, P 0-0. 01%，余者為Fe，以及其他不可避免的雜質(zhì)元素。
4.如權(quán)利要求3所述的奧氏體不銹鋼盤條，其特征在于，C:0. 08-0. 10%,Cr =17-19%,Cu :2. 5-3. 5 %，Ni :15-17 %, Si 0. 25-0. 35 %, Nb 0. 55-0. 9 %, Mo 0. 6-0. 9 %, N 0.15-0. 20%。
5.如權(quán)利要求I或2所述的奧氏體不銹鋼焊絲的制造方法，包括 真空爐冶煉一鍛造一盤條一固溶熱處理一多次拉拔和氫退一光売處理一裁到包裝；其中，鋼錠在真空加熱爐中加熱到1200 1250°C保溫，爐冷到1050-1100°C取出鍛造成圓棒，再加熱到700-800°C后拉制成盤條，然后在真空加熱爐中加熱到1200-1250°C保溫進行固溶處理，最后盤條在700-1050°C的氫退溫度下拉拔成焊絲。
6.如權(quán)利要求5所述的奧氏體不銹鋼焊絲的制造方法，其特征在于，鋼錠在真空加熱爐中加熱到1200-1250°C后保溫I. 5-3小時。
7.如權(quán)利要求5或6所述的奧氏體不銹鋼焊絲的制造方法，其特征在干，盤條在真空加熱爐中加熱到1200-1250°C后保溫I. 5-3小時。
8.如權(quán)利要求I或2所述的奧氏體不銹鋼焊絲在S30432不銹鋼焊接中的應用，使用TIG焊接エ藝，熱輸入為6-15kJ/cm。
9.如權(quán)利要求5-7任一所述的方法制造的奧氏體不銹鋼焊絲在S30432不銹鋼焊接中的應用，使用TIG焊接エ藝，熱輸入為6-15kJ/cm。
10.如權(quán)利要求8或9所述的應用，其特征在于，焊接電流為100-120A，焊接電壓在11-13V，焊接速度為80-100mm/min，層間溫度小于100°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼焊絲或盤條，其化學成分(質(zhì)量％)為C0.10％以下，Mn3-4％，Si0.1-0.4％，Cr17-20％，Cu2.5-4.0％，Ni15-18％，Mo0.5-1.0％，Nb0.5-1.0％，N0.15-0.25％，S0.010％以下，P0.01％以下，余者為Fe，以及其他不可避免的雜質(zhì)元素。焊絲的制造方法包括鋼錠在真空加熱爐中加熱到1200-1250℃保溫1.5-3h，爐冷到1050-1100℃取出鍛造成圓棒，再加熱到700-800℃后拉制成盤條，然后在真空加熱爐中加熱到1200-1250℃，保溫1.5-3h進行固溶處理，最后盤條在700-1050℃的氫退溫度下拉拔成焊絲。本發(fā)明的焊接材料不但在常溫下具有較高的抗拉強度和沖擊韌性，而且在650℃仍然具有較高的力學性能，特別適合用于S30432不銹鋼焊接中。
文檔編號B23K35/30GK102649202SQ201110044039
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者朱雙春, 王寶森, 許軻 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司